盾构法修建隧道作为开发地下空间的重要方法之一,已经成为城市地下工程的主要手段。修建在河流旁边的盾构隧道其管片两侧的水压力不对称,导致衬砌管片受力有所变化,隧道衬砌管片两侧水压力的大小对衬砌结构的受力有一定的影响。本文首先介绍了选题背景以及盾构法施工及衬砌构造等在国内外的发展概况,并结合管片式衬砌的结构构造特性和受力特性,阐述了盾构施工过程工艺工序的影响及其注意事项。其次,在依据经典理论公式判断的基础上,分析了某些参数对衬砌受力的影响。最后,本文以某市地铁二号线一期工程为工程背景,系统研究了施工过程中不对称水压力对衬砌管片的变形和内力以及地层位移、地表沉降的影响。主要研究内容如下。(1)运用ANSYS有限元软件,建立管片二维梁-弹簧模式有限元模型,对单环管片进行荷载-结构计算。分析在不对称水压力作用下衬砌管片的变形及内力变化规律。(2)建立三维有限元模型,模拟隧道开挖过程,研究在施工过程中不对称水压力对地表沉降的影响。本文的主要成果及结论:(1)在非对称水压力的作用下,管片接头的位置应尽量避免拱顶处和右上方30°~45°的区间位置,如不能避免,管片接头尽量采用柔性接头。(2)随着管片两侧水压力比值的增加,衬砌管片同一节点的变形呈上升趋势,在管片的背水面一侧尤其明显,即两侧水压力差异越大,变形也越大。(3)随着管片两侧水压力比值的增加,对管片剪力的影响不大,背水面一侧的剪力数值会减小最大减小幅度达到了33.8%,迎水面一侧剪力数值增幅很小,几乎可以忽略。随着管片两侧水压力比值的增加,管片最大轴力出现位置没有明显变化,但是节点轴力的数值在管片背水面一侧变小,在管片迎水面一侧变大,最大增幅达到了4.4%。管片最大正负弯矩出现位置均没有明显变化,但是弯矩的数值在迎水面和背水面都有小幅提升,且迎水面一侧的增幅大于背水面一侧,最大增幅达到了7.8%。(4)由于非对称水压力的存在,隧道轴线两侧的地表沉降也呈现明显的非对称分布,迎水面一侧的地表沉降明显比背水面一侧的沉降要大。随着管片两侧水压力比值的增加,地表沉降的最大值也在增加,两侧水压力之比由1:1变为1:1.25时,地表沉降的最大值增大了超过1倍。